Kategorie: MINTec

Am Freitag, dem 21.04.2023 fand von 17.00 bis 20.00 Uhr  die erste Helmholtz Science Night statt. Schüler:innen hatten erstmalig eine
Plattform ihre eigenen Projekte aus dem MINT Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) zu präsentieren, ihr Fachwissen weiterzugeben und Andere für MINT zu begeistern. Die Plätze in der Aula waren bis in die letzten Reihen belegt, viele mussten sogar stehen. Beiträge von Schüler:innen, Vorträge von Wissenschaftlern und eine Physik-Show ließen den Abend zu einem vollen Erfolg werden.

Den musikalischen Auftakt gestaltete das experimentelle, elektronische Ensemble. Clara Magarin, Christoph Karle, Josia Ehniß, Jonas Ade und Jonas Seeger sorgten zu Beginn der Science Night für den Sound und die richtigen Schwingungen. Experimentiert und musiziert wurde u.a. mit Utensilien aus der Biologiesammlung. Dem Publikum wurde ein besonderes visuelles und akustisches Klangerlebnis im Raum zwischen Musik und Wissenschaft geboten.

In der anschließenden  Keynote Speech erklärte Prof. Dr.-Ing. Alexander Hetznecker von der Hochschule Pforzheim sehr anschaulich wie man Drehflügler nach dem Vorbild von Ahornsamen baut und optimiert. Was zunächst einfach klingt, führt schnell zu einer großen Zahl an Variationsmöglichkeiten (Flügellänge, Flügelbreitete,  etc.). In seinem Vortrag gewährte Herr Hetznecker Einblicke in  Optimierungsverfahren, die von Studierenden angewendet werden.

Es folgten Vorträge von Schülerinnen und Schülern des Helmholtz-Gymnasiums. Im ersten Vortrag “Das Parfum” berichtete Clara Wottge über Geruchsrezeptoren und eine Wasserdampfdestillation von Zitronenöl. Elias Gestrich entführte das Publikum in die Nanowelt. In seinem Vortrag “3-D-Lasernanodruck” zeigte er eine von ihm entwickelte Simulation, in der er ein auf der 1-Photonen Absorption basierendes Verfahren mit einem der 2-Photonen-Absorption verglich. Dabei stellte sich das Verfahren, dem die 2-Photonen-Absorption zu Grunde liegt, als deutlich präziser heraus. Alisia Shnirman berichtete über ein mehrtägiges MINT-EC Camp zur Satellitentechnologie. Sie erklärte den Bau von Antennen zum Empfang von NOAA-Satellitendaten und zeigte welche Informationen sie mit ihrer selbstgebauten Antennen erhalten hat. Außerdem ließ sie an ihren Erfahrungen mit einen Orbit Space Simulator teilhaben. Ariane Neumann und Leo Waimer berichteten über den Besuch des MINT-EC 100 Regionalforums am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) und erklärten die Anlage und die einzigartigen Vorteile dieser Therapiemethode. Allen Schüler:innen war die Begeisterung spürbar anzumerken und es gelang ihnen jüngere Schüler:innen für MINT zu motivieren.

Den Abschluss der eineinhalbstündigen Vortragsreihe bildeten Herr Prof. Dr. Marc Hiller und Herr Prof. Dr. Eric Sax vom KIT. Beide Professoren gewährten Einblicke in die Vielfalt der Studienmöglichkeiten im Bereich der Elektrotechnik am KIT.  

Neben den Vorträgen hatten 15 Schülergruppen die Möglichkeiten ihre Projekte auf dem Marktplatz zu präsentieren. Neuntklässler erläuterten stolz ihre “Hacks”, die sie in mehrtägigen Hackdays von Make-Your-School realisieren konnten. Außerdem präsentierten sie ihre im NwT Unterricht entwickelten und gebauten Getriebefahrzeuge. Zehntklässler zeigten wie man mit dem 3-Drucker Ordnung schaffen kann. Eine andere 10. Klasse stellte MockUps von zwei Sitzgelegenheiten vor. Schüler:innen des NwT Basiskurses nutzten die Science Night um eine Umfrage zur Insektenernährung zu erheben, natürlich durften auch geröstete Insektenlarven probiert werden.  Unter dem Binokular konnte man Köcher von Köcherfliegenlarven, Krebse und andere Wassertiere der Alb entdecken. Auch einige MINT AGs (Jugend forscht AG, Maker Space AG, Mathe AG) stellten ihre Projekte vor. Am Stand der Mathe AG wurde geknobelt oder eine riesige Fraktalpyramide bestaunt, die Schüler:innen auf dem Matheseminar in Bad Herrenalb gebaut haben.  Informationen zu MINT-EC durften auch nicht fehlen. “Es ist toll hier. Man kann sein eigenes Projekt vorstellen und auch sehen, was die anderen machen”, sagte eine begeisterte Neuntklässlerin.  

Der zweite Teil der Science Night gestaltete sich unterhaltsam. “01001101 01000001 …” heißt MATHE. Die Unterstufenschülerinnen: Viola Ang, Ada Kautzleben und Mia Nenninger übersetzten Worte in Binärcode. Valentin Dischinger zeigte Zaubertricks. 

Schüler:innen des Physikleistungskurses der K1 unter Regie von Moritz Müller erklärten physikalische Phänomene in einer spektakulären Physik-Show. Wie kann eine kleine Holzkugel den Fall einer Tasse stoppen? Wie funktioniert ein Raketenstart? Schwebt ein mit flüssigem Stickstoff gekühlter Halbleiter wirklich über einem Eisenkern? Die Darbietung war unterhaltsam und lehrreich. Groß und Klein im Publikum waren gleichermaßen begeistert.   

Wie kann die digitale Transformation gelingen? Einen Ansatz bietet das Projekt „Make Your School – Eure Ideenwerkstatt“, eine Initiative von Wissenschaft im Dialog (WiD).  Am Donnerstag und Freitag 23. und 24.03.2023 hatten über 40 Schüler:innen der 9. Klassen des Helmholtz-Gymnasiums die Möglichkeit in Hackdays Ideen zu entwickeln und technisch zu realisieren. Unterstützt wurden sie dabei von Studierenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Am Anfang der Hackdays stand die Ideenfindung. Wie kann ich ein System entwickeln, das automatisch die Tafel putzt? Wir brauchen einen automatischen Kreideanspitzer. Ein Lärmmelder soll für konzentriertes Lernen im Klassenraum sorgen: Wenn es zu laut wird, soll die Stimme von Herrn Laßmann für Ruhe sorgen. In den Pausen brauchen wir einen Snackautomat. Eine automatisierte Reinigungsanlage muss her. Ein Türöffner soll nach den Pausen die Klassenzimmertüren automatisch öffnen. Im nächsten Schritt entwickelten die Jugendlichen in kleinen Teams Lösungsansätze. Dabei nutzen sie technische Hilfsmittel wie über einen Mikrokontroller angesteuerte Sensoren und Motoren. Die Prototypen wurden mit klassischen Werkzeugen aus Holz oder mit CAD und 3-D Druckern gefertigt. Im NwT-Unterricht wurde  bereits eine Bandbreite digitaler und elektronischer Lösungswege vermittelt. Während der Hackdays lernten die Jugendlichen weitere Sensoren kennen und hatten die Möglichkeit zwei Tage an ihren Ideen zu tüfteln. Dabei wurden sie von Studierenden des KITs unterstützt. 

Die Vorstellung der Projekte durch die Schülerteams findet an der Helmholtz Science Night am 21.04.2023 statt. Bei diesem Event wird 
Prof. Dr. Marc Hiller, Studiendekan der KIT-Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, den Teilnehmenden die Zertifikate überreichen. 

Vielen Dank an Herrn Gauß vom KIT für die Organisation und an Herrn Gröner, Herrn Springer und Frau Wolff für die Betreuung der Schüler:innen. „Make Your School“ ist ein deutschlandweites Projekt von Wissenschaft im Dialog. Die Klaus Tschira Stiftung ist bundesweiter Förderer, die Vector Stiftung ist Regionalförderer für Baden-Württemberg.

Am Freitag Nachmittag trafen sich ca. 150 Schüler:innen aller Klassenstufen, um für den Klimaschutz aktiv zu werden. Die Heterogenität spiegelte sich auch auf der Tauschfläche im Kunstsaal wider: von Jeans, T-Shirts, Jacken, Strickpullover, Sommerkleider bis zum Konzertkleid war alles zu finden.  Es wurde gestöbert, anprobiert und viele neue Stücke gefunden. Im Saal nebenan wurde gebohrt, gesägt und geschmirgelt, dabei entstanden einige Insektenhotels. Außerdem wurde nach Herzenslust gemanscht und unzählige Samenbomben fabriziert. Auch in den Beeten auf dem Schulhof wurden bienenfreundliche Samen ausgebracht. Jetzt muss die Saat nur noch aufgehen.Am Abend gab es Äpfel und Popcorn und viele neue Inspirationen. Wir haben Lust auf eine klimafreundliche Zukunft!

Im Rahmen der Mitgliedschaft im nationalen Excellence-Schulnetzwerk MINT-EC haben Schüler:innen der Jahrgangsstufe 1 des Helmholtz-Gymnasiums am Regionalforum MINT100 – unter dem Motto: „Kosmos, Laser, Krebstherapie – tauche ein in die Welt der Strahlung“ an der Universität Heidelberg teilgenommen.

Ariane Neumann, Clara Wottge, Leo Waimer und Frau Dr. Wolff beschäftigten sich am 13.03.2023 ein Tag lang in Workshops mit der spannenden Welt der Strahlung.

In der Keynote Speech berichtete Frau Dr. Maria Bergemann vom Max-Planck-Institut für Astronomie über die Analyse des Sternenlichts. 

Im anschließenden Workshop ging es um die Krebstherapie mit Teilchenstrahlung am Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum (HIT). Groß wie ein halbes Fußballfeld ist die Hightech-Anlage, in der Tumore mit Schwerionen präzise bestrahlt werden. Die Teilnehmenden des Workshops erhielten eine Führung durch die Anlage und hatten die Möglichkeit sich alle Komponenten der riesigen Anlag aus der Nähe anzuschauen. Zu bestaunen gab es den Linearbeschleuniger, das Synchroton, die Gantry und Horizontalbestrahlplätze. Riesige Magnete lenken und bündeln den Ionenstrahl dabei werden die Ionen auf 73 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Kurz vor den Behandlungsräumen wird er durch zwei Magnetscanner geführt, dadurch lässt sich der Ionenbeschuss exakt steuern. Damit die Bestrahlung punktgenau treffen kann, wird der Patient auf einem robotergesteuerten Behandlungstisch fixiert. Eine aufwendige, drei Stockwerke hohe Konstruktion, namens Gantry, macht es möglich den Ionenstrahl im optimalen Behandlungswinkel exakt auf den Tumor zu lenken.    

Nach dem Mittagessen erhielten die Jugendlichen eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und in die in der Forschung eingesetzten Software durch junge Wissenschaftler:innen des Deutschen Krebsforschungszentrum. Anschließend erstellten sie selbständig einen Bestrahlungsplan am Computer, der die Strahlendosis vor der Behandlung simuliert und optimiert. 

Mathe-AG Kepler Jubiläumsfensterbild.

Johannes Kepler wurde am 27.12.1751 in Weil der Stadt geborgen. Das Jubiläumsjahr, das seinen 450. Geburtstag würdigt neigt sich mit der Adventszeit dem Ende. 

Die Mathe-AG ging der Frage nach: Wer war Johannes Kepler?

Als Physiker entdeckte er, die heute nach ihm benannten Keplerschen Gesetze. Das erste besagt, dass sich die Planeten auf Ellipsenbahnen bewegen, in deren einen Brennpunkt jeweils die Sonne steht. Er selbst hätte sie wohl nie Gesetze genannt, er war viel mehr davon überzeugt, dass ein Schöpfer die Welt mit Harmonie erschaffen hat. 

Johannes Kepler war aber auch ein faszinierender Mathematiker, der Muster und Regelmäßigkeiten erforschte. Der Bereich der Mathematik, der sich ganz offensichtlich mit Mustern und Figuren beschäftigt – ist die Geometrie. Betrachten wir die geometrischen Formen genauer, erkennen wir wiederum Muster, die wir näher untersuchen können. Sie werden beispielsweise in Symmetrien sichtbar. Symmetrieabbildungen, die unendlich fortgesetzt werden, schaffen Muster, die einer bestimmten Struktur folgen – diese Muster führen in die Welt der Parkettierungen. 

Bei seinen Untersuchungen zu Parkettierungen hat Johannes Kepler sich besonders für Parkettierungen mit Fünfecken interessiert. Er wusste, dass man mit Fünfecken alleine die Ebene nicht parkettieren kann. Wenn man von einem Pentagramm (fünfzackiger Stern) ausgeht, kann man um ihn problemlos zehn Fünfecke platzieren. Wenn man weiter machen möchte, braucht man Zehnecke, und so entsteht ein kompliziertes, aber schönes Muster. Das Experiment bezieht sich auf den Kern des Kepler-Parketts, nämlich einen Stern mit zehn umgebenden Fünfecken.

Die Sextaner der Mathe-AG haben ein Fensterbild gelegt, dass nicht nur für weihnachtliche Stimmung im Klassenzimmer sorgt, sondern an dem man auch viel zu Parkettierungen lernen kann und ganz im Sinne von Johannes Kepler für die Schönheit der Muster begeistert wird. 

Abbildung Zeichnung von KeplerQuelle:mathinf@uni-greifswald.de © 2011 Universität Greifswald

Spannende Experimente beim Universitätstag Molekularbiologie der Uni Freiburg

Nach einer langen Fahrt, die am frühen Morgen begann, kamen wir wohlbehalten in Freiburg im Breisgau an. Dort wurden wir herzlich an der Uni empfangen. Im Seminarraum angekommen, mit Kitteln und Handschuhen ausgestattet, gab es eine kurze Einleitung in das Themengebiet der Genetik und eine Einführung zu den Experimenten. Für die Experimente wurden Pipetten benötigt, mit deren Verwendung wir noch nicht vertraut waren. Netterweise erklärten uns andere Partizipierende diese ausführlich. 

Als Abschluss des experimentellen Teils des Unitages wurde der Western Blot ausgewertet. Die Streifen durften wir sogar mit nach Hause nehmen.

Als Letztes wurden uns noch Studienmöglichkeiten in den Life Sciences an der Universität Freiburg vorgestellt. 

Als krönenden Abschluss gingen wir danach als Belohnung für unsere Anstrengungen und für unsere neugesammelten Erkenntnisse in einem vegetarischen Restaurant essen und mussten uns sehr für unsere Rückfahrt beeilen, da wir in die falsche Richtung gelaufen sind, haben aber letzen Endes doch noch unseren Zug erwischt und kamen müde aber glücklich in Karlsruhe an. Es hat Spaß gemacht, die im Unterricht theoretisch besprochenen Experimente auch mal selbst durchführen zu können und einen Einblick in die Uni Freiburg und die Studier- und Berfusmöglichkeiten im Biologie-Bereich zu bekommen. Wir haben einen tollen Tag erlebt!

Text und Fotos: Jonathan Hutt und Anna Pastal K2

Internationale Chemieolympiade 2022 (IChO) – Helmholtz mit dabei!

Wir sind sehr stolz darauf, dass wir auch in diesem Jahr zwei Schülerinnen in unseren Reihen haben, die an der Internationalen Chemieolympiade 2022 mit großem Erfolg teilgenommen haben.

Rayan Diran und Peining Zhang aus der Kursstufe 2 haben mit großer Selbstständigkeit die anspruchsvollen Aufgaben erfolgreich bearbeitet. Peining Zhang hat sich für die zweite Runde dieses Wettbewerbs qualifizieren können. In der zweiten Runde mussten keine Aufgaben bearbeitet werden, hier wartete eine Klausur auf Peining, die sie inzwischen geschrieben hat. Das Ergebnis steht noch aus. Wir hoffen natürlich, dass Peining sich für die 3. Runde hat qualifizieren können. Unabhängig davon möchten wir aber beiden Schülerinnen nochmal ganz herzlich gratulieren zu diesem tollen Erfolg, den sie sich durch ihr großes außerunterrichtliches Engagement verdient haben.

Wir würden uns sehr freuen, wenn auch zukünftig Schüler:innen unseres Helmholtz-Gymnasiums sich dafür entscheiden, an diesem anspruchsvollen, aber auch sehr interessanten Wettbewerb teilzunehmen. Für Fragen rund um die Internationale Chemieolympiade stehen Herr Gröner und Herr Unger gerne zur Verfügung.

Rainer Gröner & Kai-Arwed Unger

(IChO-Betreuer des Helmholtz-Gymnasiums)